DE1288780B

DE1288780B - Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1288780B
Application number: DED43287A
Authority: DE
Inventors: Jandik Franz
Original assignee: Dorplastex AG
Current assignee: Dorplastex AG
Priority date: 1963-10-04
Filing date: 1964-01-03
Publication date: 1969-02-06
Also published as: ES295233A1; BE643711A; NL6402828A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen mit einer in einem Gehäuse rotierenden Scheibenschnecke, deren spiralförmige -Schneckengänge den Kunststoff aus einem am Umfang der Scheibenschnecke gebildeten Ringspalt radial nach innen zu einem Auslaß fördern.
Zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen verwendet man im allgemeinen mit einer oder mehreren Schnecken versehene Schneckenpressen, deren Arbeitsraum im wesentlichen zylindrisch bzw. aus mehreren zylindrischen Räumen zusammengesetzt ist. Die angestrebte Zustandsänderung des Ausgangsmaterials erfordert zunächst dessen überführung in einen möglichst homogenen, plastischen oder zähflüssigen Zustand, in welchem das Material sowohl thermisch als auch in seiner Viskosität und Zusammensetzung gleichmäßig und insbesondere blasenfrei sein soll. Es soll weiterhin weder zersetzte noch depolymerisierte Teilchen enthalten. Eine solche Homogenisierung läßt sich weitgehend durch die Wahl eines geeigneten, dem Arbeitsgut eine möglichst intensive Wälzbewegung in den Schneckengängen erteilenden Gangquerschnittes erreichen, jedoch ist dabei eine gewisse Gesamtganglänge erforderlich, die für die Baulänge der Schnecke maßgebend ist. Da die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes relativ gering und seine thermische Stabilität begrenzt ist, bedarf es bei einer solchen Verarbeitung weiterhin einer sehr sorgfältigen Temperaturführung, um Örtliche Überhitzungen zu vermeiden. Dies bedingt eine relativ große Dimensionierung der auf den Gangquerschnitt pro Längeneinheit bezogenen, als Wärmeaustauschfläche dienenden Außenwandfläche, was erreichbar ist durch geringe Ganghöhe und geringen Schneckendurchmesser. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß dadurch die Schneckenlänge nochmals vergrößert wird. Schließlich bedarf bei solchen Schnekkenpressen die Druckführung noch einer besonderen Beachtung, wenn z. B. drucklose Zonen für die Abführung von Gassen geschaffen werden sollen. Eine Druckverminderung wird erzielt durch Geschwindigkeitsverminderung des Arbeitsgutes je Längeneinheit, also durch eine Querschnittsvergrößerung je Gewindegang, was bei geringem Schneckendurchmesser wiederum nur durch eine Vergrößerung der Schnekkenlänge erzielbar ist. Wird eine solche besondere Druckführung nicht berücksichtigt, dann sind in dem austretenden Strang Gasblasen enthalten, die dessen Qualität beeinträchtigen.
Um die vorstehend genannten Bedingungen in ihrer Gesamtheit zu erfüllen, wurden in der Technik Schneckenpressen mit immer größeren Baulängen entwickelt. Wegen der zum Durchtreten benötigten hohen Reibungs- bzw. Bremskräfte bedingen solche Pressen einen relativ hohen Energieverbrauch und eine sehr stabile Konstruktion, insbesondere der auf Druck beanspruchten Lager.
Eine wesentlich verkürzte Baulänge unter Beibehaltung der technologischen Vorteile ermöglicht eine in einem geschlossenen Gehäuse rotierende, beidseitig mit spiralförmigen Schneckengängen besetzte Scheibenschnecke, deren Schneckengänge auf der Eintrittsseite zum Scheibenrand fördernd und auf der Austrittsseite zur Scheibenachse fördernd ausgebildet sind und annähernd rechteckige Querschnittsform haben, wobei durch die Umfangsfläche der Scheibenschnecke und die gegenüberliegende Gehäusewand eine ringspaltförmige Engstelle gebildet wird. Die aufzubereitenden thermoplastischen Kunststoffe werden in der Nähe der Drehachse der Scheibenschnecke zugeführt. Bei der Drehung der Scheibenschnecke werden die Stoffe durch die Schneckengänge nach außen gefördert. Unter Berücksichtigung kontinuierlicher Zuführung der Stoffe bewegt sich das unter gleichzeitigem Mischen und Kneten beförderte Gut um den äußeren Scheibenrand herum und setzt unter dem Druck der nachfolgenden Masse seine Bewegung auf der anderen Seite der Scheibe fort. Dabei erfolgt eine Förderung von außen nach innen. Die aufbereiteten Stoffe treten etwa in der Scheibenmitte aus den Schneckengängen heraus und werden durch eine koaxial zu der Scheibe angeordnete öffnung ausgeschoben.
Ausgehend von einer Schneckenpresse der in dem vorstehenden Absatz genannten Art befaßt sich die Erfindung mit der Aufgabe, eine Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen zu schaffen, bei welcher unabhängig von unterschiedlichen Schüttgewichten solcher Stoffe eine wesentliche Qualitätssteigerung in der Verarbeitung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen koaxial zur Scheibenschnecke angeordneten, unabhängig von dieser rotierenden Läufer mit radial nach außen sich erweiternden Förderkammern, welche den im Bereich der Drehachse zugeführten Kunststoff dem Ringspalt zuführen, sowie durch eine an der Scheibenschnecke im Bereich ihrer Drehachse vorgesehene und die Spiralnut der Scheibenschnecke fortsetzende Konusschnecke, deren Nut vorzugsweise unter Verringerung ihres Querschnitts in einen axialen Auslaß mündet.
Die Verwendung eines der Scheibenschnecke vorgeschalteten Läufers mit radial nach außen sich erweiternden Förderkammern bringt gegenüber der bekannten Vorrichtung den Vorteil, daß der in diesem Bereich sehr empfindliche Kunststoff nicht zu stark durchgeknetet wird. Da dieser Läufer unabhängig von der nachgeschalteten Scheibenschnecke rotiert, ist eine Möglichkeit zur Abstimmung der Drehzahlen auf den jeweils zu plastifizierenden Kunststoff gegeben. Die Verwendung einer der Scheibenschnecke nachgeschalteten Konusschnecke bringt den Vorteil einer wesentlich gleichmäßigeren Plastifizierung und einer gleichmäßigeren Abgabe.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schneckenkombination und der Läufer stufenlos regelbar und mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar. Dies sowie die leichte Auswechselbarkeit des Läufers und der Schnecken ermöglicht eine weitere Anpassung an unterschiedliche Schüttgewichte der zu verarbeitenden Kunststoffe. Dem gleichen Zweck dient die weiterhin erfindungsgemäß vorgesehene Möglichkeit, daß der Spalt zwischen den Gehäusewänden und den Schnecken einstellbar ist. Schaltet man schließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch eine Zuführungspumpe vor, dann wird dadurch eine veränderliche Einstellung des Eingangsdruckes ermöglicht, was gleichfalls dem Zwecke förderlich ist, thermoplastische Kunststoffe unterschiedlicher Schüttgewichte verarbeiten zu können.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 eine Teilansicht von links in Richtung des in F i g. 1 eingezeichneten Pfeiles und F i g. 3 eine Teilansicht von rechts in Richtung des gleichfalls in F i g. 1 eingezeichneten Pfeiles.
Der zu plastifizierende thermoplastische Kunststoff, z. B. Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyäthylen, wird der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung über einen Fülltrichter 1 zugeführt. Diesem Fülltrichter kann gegebenenfalls eine nicht dargestellte Zuführungspumpe vorgeschaltet sein. Von einem Ringraum 2 im Bereich der Drehachse wird der Kunststoff durch sich radial nach außen erweiternde Förderkammern 3 bis 14 eines auf einer Welle 15 sitzenden Läufers einem Ringspalt 15A zugeführt. Anschließend fördern spiralförmige Schneckengänge 16 bis 20 einer unabhängig von dem Läufer rotierenden und mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufenden Scheibenschnecke21 den Kunststoff von diesem Ringspalt 15A radial nach innen, wobei er gleichzeitig geliert wird. Die Spiralnut der Scheibenschnecke 21, welche insbesondere aus der Ansicht nach F i g. 2 erkennbar ist, verringert sich vorzugsweise kontinuierlich in ihrem Querschnitt und verdichtet damit den radial nach innen geförderten Kunststoff.
Wie aus F i g. 1 weiterhin erkennbar ist, setzt sich die Spiralnut 16 bis 20 der Scheibenschnecke 21 in einer Nut 22 bis 30 einer Konusschnecke 31 fort. Der Kunststoff wird dadurch kontinuierlich aus der Ebene der Scheibenschnecke 21 herausgeführt. Auch die Nut 22 bis 30 der Konusschnecke 31, welche auf einen axialen Auslaß 32 zuführt, verändert sich vorzugsweise kontinuierlich in ihrem Querschnitt, wie dies gleichfalls aus F i g. 2 erkennbar ist.
Der Scheibenschnecke 21 und der Konusschnecke 31 sind mit dem Gehäuse verschraubte Gehäusewände 33 und 34 zugeordnet. Die zwischen :diesen und den Schnecken gebildeten Spalte sind einstellbar. Die Gehäusewände 33 und 34 tragen regelbare Heizwindungen 35, 35' und 35". Eine Druckscheibe 36 dient der lösbaren Festlegung der Scheibenschnecke 21 und der Konusschnecke 31. Der letzteren ist eine Rückdruckwelle 37 zugeordnet.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Plastifizieren von thermoplastischen Kunststollen mit einer in einem Gehäuse rotierenden Scheibenschnecke, deren spiralförmige Schneckengänge den Kunststoff aus einem am Umfang der Scheibenschnecke gebildeten Ringspalt radial nach innen zu einem Auslaß fördern, gekennzeichnet durch einen koaxial zur Scheibenschnecke (21) angeordneten, unabhängig von dieser rotierenden Läufer mit radial nach außen sich erweiternden Förderkammern (3 bis 14), welche den im Bereich (2) der Drehachse zugeführten Kunststoff dem Ringspalt (15A) zuführen, sowie durch eine an der Scheibenschnecke (21) im Bereich ihrer Drehachse vorgesehene und die Spiralnut der Scheibenschnecke fortsetzende Konusschnecke (31), deren Nut (22 bis 30) vorzugsweise unter Verringerung ihres Querschnitts in einen axialen Auslaß (32) mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenkombination (21, 31) und der Läufer stufenlos regelbar mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Gehäusewänden (33,34) und den Schnecken (21, 31) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine vorgeschaltete Zuführungspumpe.